我國設施黃瓜生產要素替代關系分析

李夢 李青

摘要 為進一步厘清設施蔬菜要素稟賦變動與要素替代變化，運用2008—2019年《全國農產品成本收益資料匯編》數據，建立生產函數對具典型代表性的設施黃瓜進行分析。結果表明：2008—2019年設施黃瓜生產過程中，勞動、資本投入呈穩步上漲的趨勢，土地生產率和勞動生產率之間基本是呈現“雙升”趨勢，僅在2011、2018年間出現了下降現象，說明資本的重要作用凸顯，農業生產在悄然變化。由此得出，勞動土地比和資本土地比均促進土地生產率的提高，但化肥折純用量的作用并不顯著;土地勞動比、資本勞動比以及機械作業費均對勞動生產率提高有著促進作用，其中機械技術代替勞動要素促進勞動生產率的提高，資金密集投入土地會使土地生產率提高。

關鍵詞 設施蔬菜;C-D生產函數;要素替代;生產率

中圖分類號 S-9-文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2021）11-0201-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.11.054

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Analysis of Substitution Relationship between Production Factors of Facility Cucumber in China

LI Meng，LI Qing

（School of Economics and Management，Tarim University，Alar，Xinjiang 843300）

Abstract In order to further clarify the change of factor endowment and change of factor substitution，the production function was established to analyze the typical facility cucumber by using the data of the National Agricultural Product Cost and Benefit Data Collection from 2008 to 2019. The results showed that labor and capital input showed a steady rise in the production process of facility cucumber in the past 12 years， and land productivity and labor productivity basically showed a “double rise” trend， and only declined in 2011 and 2018， indicating that the important role of capital was prominent and agricultural production was changing quietly.The empirical results showed that the ratio of labor to land and the ratio of capital to land both promote the improvement of land productivity， but the effect of fertilizer conversion is not significant. The ratio of land to labor， the ratio of capital to labor and the operating cost of machinery all have a promoting effect on the improvement of labor productivity. Among them， mechanical technology replaces labor factors to promote the improvement of labor productivity， and intensive capital investment in land will make land productivity increase.

Key words Facility vegetables;C-D production function;Factor substitution;Productivity

隨著工業化、城市化進程的不斷加速，勞動力資源稀缺問題凸顯，導致勞動力要素稟賦約束不斷強化，農業生產中各投入要素對產出的影響包含與該投入要素的變化，以生產要素間替代關系作為出發點，分析要素投入結構變動的趨勢，探尋其內在原因對優化農業生產要素投入組合，種植結構調整具重要意義。近年來，隨農業現代化發展，具勞動資本技術密集型的設施蔬菜產業發展迅猛。2018年，中國設施園藝面積達410萬hm2，居世界第一位。勞動力、資本要素在現代農業生產過程中起到關鍵作用，但二者發生波動時，生產中會出現要素配置不合理、農民持續增收效果不佳等諸多問題及挑戰。為研究在農業生產過程中要素投入的變化規律及技術變革在其中發揮的作用，該研究以設施黃瓜的生產為例去探討上述問題，發現其中悄然發生的變化。

有關生產要素間替代關系的測算：劉欣月等[1]以玉米為例，發現機械、化肥與分別與勞動力間存在替代關系，兩者相較之下，機械替代作用更為顯著。黃建強等[2]提出糧食增產與用種量、農機動力間替代勞動有關。陳芙蓉等[3]對中國玉米生產要素間替代關系分析，發現化肥能夠解放勞動力，對玉米生產所做的貢獻較大。宋海風等[4]發現機械對勞動力有替代作用，隨農機水平的提高，替代的難度也隨之增強。再者是替代關系對技術進步的影響研究：王昆鵬等[5]發現矮化蘋果種植中機械對勞動力的替代彈性是最高的，機械技術導向為主是技術進步的方向。周曙東等[6]發現機械與化肥對勞動的替代彈性較大，說明更多物質投入替代勞動已成為花生生產技術的發展方向。李志俊[7]認為人力資本的引入提高了資本對土地的替代能力。林善浪等[8]以農村過疏化為視角分析得出農村人口密度對農業技術選擇有顯著影響，人少傾向于機械技術，人多選生物化學技術。張利國等[9]發現機械替代勞動力作用愈來愈強，是稻谷生產技術進步方向。向云等[10]提出化肥、機械對勞動力的替代關系較為顯著，農業機械技術導向為主是柑橘技術進步的發展方向。

綜上所述，已有研究大多集中在要素間替代關系測算與要素替代關系對農業技術進步方向影響上，即要素間替代關系能影響其投入比例，進而在農業生產增長中發揮重要作用，已有豐富成果為后續研究提供參考，大多學者仍關注農業內卷化生產，鮮有針對設施園藝作物的分析，農業生產率變化的內在機制實證也很少見。因此，考慮要素間替代關系分析的基礎上，以設施黃瓜為研究對象，從勞動、土地生產率兩率變化關系去分析農業生產方式的改變，從基本生產要素去探究生產率變化的內在原因，說明要素替代關系、技術進步在生產中所起到的作用。

1 數據來源與方法

1.1 數據來源

考慮到設施黃瓜種植利潤較高、普遍、抗藥性強，目前設施黃瓜面積121.4 hm2，占全國設施蔬菜面積的47.85%，具有典型代表性，選取2008—2019年《全國農產品成本收益資料匯編》全國平均數據進行分析。

1.2 變量選取

產出變量是勞動生產率（單位勞動投入所獲產量）和土地生產率（單位面積產量）。投入變量是三大生產要素：資本、勞動、土地投入。技術變量反映農戶對技術的需求程度，農業機械技術使用情況，用機械工作費用來表示，生物化學技術則是施肥支出來說明。

1.3 方法介紹

三大基本投入要素綜合組合決定了農業產出，建立C-D生產函數模型來估計生產率和要素間的替代關系，一定技術條件下投入與產出關系的數學模型可以表示為Y=f（F，L，K）;假設資本、勞動力、土地的價格分別為r、w和t。在消費既定條件下，C≤wL+rK+tF，實現不同要素投入組合的最優產出。根據生產函數基本形式來設定表達式：

Yt=A（t）αLtβFtγut（1）

其中Yt表示t時期設施黃瓜單位面積產量，綜合技術水平是A，資本投入K，勞動力投入L，F則是代表土地投入。α、β、γ表示要素產出彈性系數，u是隨機干擾項，u≤1。假設規模報酬不變，則α+β+γ=1。C-D函數表達式可轉化為生產投入要素生產率的形式：

Yt/Lt=A（t）（Kt/Lt）α（Ft/Lt）γut（2）

Yt/Ft=A（t）（Kt/Ft）α（Lt/Ft）βut（3）

式（2）、（3）進行自然對數轉換，則可以進行線性估計即得到：

ln（Yt/Lt）=lnA（t）+αln（Kt/Lt）+γln（Ft/Lt）+εt（4）

ln（Yt/Ft）=lnA（t）+αln（Kt/Ft）+βln（Lt/Ft）+εt（5）

式（4）、（5）分別勞動生產率、土地生產率。實際生產會用施肥和機械技術，其各自代表著土地節約型、勞動節約型技術，并均在土地生產率和勞動生產率有提高效果，得到下式（6）與（7）。

ln（Yt/Lt）=lnA（t）+αln（Kt/Lt）+γln（Ft/Lt）+Lmac+εt（6）

ln（Yt/Ft）=lnA（t）+αln（Kt/Ft）+βln（Lt/Ft）+Lfer+εt（7）

2 要素投入及替代關系分析

2.1 要素投入分析

2.1.1 勞動要素價格及其投入變化。表1來看雇工價格呈不斷上升趨勢，具體來看，2008—2010年雇工工價漲幅為19%，2012—2014年，雇工工價增長到達高點，由52.56元/d增加到69.62元/d，上漲了17.06元/d，在2018年雇工價突破100元/d。勞動力稀缺會導致該要素價格上漲，要素投入結構也會發生變化。

2.1.2

農業技術類型及其需求變化。設施黃瓜生產需生物化學、農業機械技術的支持。2008—2019年機械作業費有明顯上升趨勢。2008—2016年呈加速上漲，從455.70元/hm2到1 376.10元/hm2，漲幅高達3倍;2017—2019年增長緩慢，從1 345.95元/hm2到1 399.35元/hm2，僅增長了53.4元/hm2。2008—2019年施肥費用支出總體呈現先增加后減少。2008—2014年施肥折純用量緩慢增長，年均增長83.10 kg/hm2。2015—2019年開始呈現波浪式下降變化，雖變化但化肥折純用量維持在930 kg/hm2上下，最高達1 032.00 kg/hm2，最低近897.45 kg/hm2。綜合而言，年均機械費增長、施肥費用先增后減走勢，代表種植戶對農業科技的需求以及對綠色生產方式的重視，同時也反映農業科技快速擴散和廣泛應用。化肥折純用量有所減緩，代表化肥投入趨于較穩狀態，也與近年來大力推行綠色農業及農家肥施用有關。

2.1.3

資本要素投入變化。土地生產成本總體呈加速增長。2008—2014年，增幅101.7%;2015—2019年增長較緩慢，漲幅為75.67%，尤其從2014年開始，生產成本超11.5萬元/hm2，之后都保持在11.5萬元/hm2以上。物質與服務費在生產成本的比重大，反映物質投入、技術水平應用情況，代表資本的投入方向且暗含其所帶來的作用。

2.2 要素替代變化 三大基本要素中土地要素缺變動性，故側重分析勞動和資本要素對土地的替代作用，從三方面[資本土地比（元/hm2）、資本勞動比（元/d）和勞動土地比（d/hm2）]進行分析（圖1）。

2.2.1 勞動土地替代。單位面積勞動力投入，是單位面積土地所投勞動天數（d/hm2）。2008—2019年，設施黃瓜生產的勞動土地比呈現下降趨勢。2008—2013年，每公頃勞動投入基本保持上升。2013—2019年可明顯看到穩步下降，從1 080.30 d/hm2下降到815.40 d/hm2，下降了264.90 d/hm2。說明單位面積土地生產所需勞動力投入逐漸不足，勞動土地比的下降反映技術、資本對勞動力的替代。

2.2.2 資本勞動替代。單位勞動所需資本投入（元/d），資本勞動比總體是先穩定后加速上漲，以2013年為界，2008—2013年資本勞動比增速緩慢，從2008年的34.4元/d增長到2013年的55.86元/d，增長了21.46元;2013年后，從69.62元/d上漲到2019年108.97元/d，增長了39.35元/d。資本與勞動要素相比，資本投入是大幅增加的，說明資本對勞動要素的替代作用較為強勁，能快速進行替代。

2.2.3 資本土地替代。 單位土地相應的資本投入，是先加速上升后緩慢增長。2008—2019年以來，設施黃瓜的資本土地比呈現先加速上升再平穩上升兩個階段，以2013年為分水嶺，2008—2013年，資本土地比迅速增長，增長了57 379.35元/hm2，增長近2倍;2014—2019年資本土地比增速緩慢，增加了10 782.75元/hm2。資本土地比不斷增長，代表生產資金集約投入和替代勞動的過程。

3 生產率變動因素分析

3.1 農業生產率

由圖2可知，設施黃瓜的勞動生產率基本上呈穩步增長，土地生產率總體呈現先低后升。勞動生產率上漲幅度達1.5倍，證明設施黃瓜獲得相同產量時的勞動要素投入不到以前投入的一半，資本和技術的投入促進勞動生產率提高，有效替代勞動力。土地生產率在2008—2011年呈現下降勢態，從76 498.5 kg/hm2到72 128.25 kg/hm2，減少了4 370.25 kg/hm2;2012—2019年基本維持上漲趨勢，由80 168.7 kg/hm2上漲到85 260.3 kg/hm2，增加了5 091.6 kg/hm2。

3.2 模型變量理論說明

模型中自變量有勞動土地比、土地勞動比、資本勞動比、資本土地比、化肥折純用量和機械作業費，是影響土地生產率、勞動生產率的因素，影響土地生產率是資本土地比、勞動土地比，各自代表資本、勞動要素對土地的替代，都利于提高土地生產率，與此同時，化肥施用也可促農作物吸收化肥中有益物質，有助生長并提高土地生產率;余下3個自變量均是勞動生產率的影響因素，其中資本勞動比與土地勞動比是主要影響因素，分別是資本、土地對勞動的替代，而機械技術的代表是機械作業費，具解放勞動力的特征。

3.3 實證分析

運用Stata 15.1軟件進行數據處理及回歸，因所用數據是時間序列數據，及易出現自相關的問題，所以進行一次BG檢驗，檢驗結果表明模型4個均通過了BG檢驗，OLS回歸直接得出所證結果見下表3。模型一、二是驗證土地生產率（Y/F）影響因素，模型一中包括勞動土地比和資本土地比兩個主要的自變量，模型二中再加入肥折純用量變量（fer）。模型三、四是驗證勞動生產率影響（Y/L）因素，模型三中有土地勞動比、資本勞動比，模型四再加入將機械作業費（mac）。

由表3可知，模型一、二回歸結果穩定，模型一土地生產率的勞動土地比、資本土地比均有顯著正向影響，在0.01水平下顯著;模型二與模型一相比有些許下降，顯著性水平均降至0.05，且化肥折純用量并不顯著。說明在其他要素不變的情況下，單位面積資本、勞動要素投入越高，土地生產率也越高。同時也印證了現實生產過程中，耕地面積基本穩定，隨著經濟社會的快速發展，資本要素投入量增加，會替代土地要素使土地生產率提高;再就是農村勞動力資源稀缺，導致勞動價格上漲，土地生產率有所下降。但化肥折純用量并沒起明顯的作用，未能使土地生產率進一步提高，可能是化肥用量保持較穩定數值，和增加自用農家肥有關。設施黃瓜生產主要是依靠資本增密投入來提高土地生產率。

模型三土地勞動比、資本勞動比均對勞動生產率有顯著正向影響在0.05水平下顯著;模型四加入機械費用，發現其對勞動生產率在0.10的水平上有顯著影響。意味著其他要素不變的條件下，單位勞動的土地、機械要素提高，會對勞動生產率產生影響。近年來，農村勞動力大量轉移到城市，大幅投入資本促進勞動生產率的提高，農業機械設備是主要方式之一，機械的使用替代勞動并提高勞動生產率，同時也說明資本集約投入對土地有促進作用。

4 結論與討論

該研究分析生產要素間替代關系來揭示設施黃瓜的生產潛力，從較長跨度時間來探討生產方式改變，分析要素投入結構、替代關系與生產率變化的原因。主要結論如下：

從要素投入結構來看，設施黃瓜生產中勞動投入呈穩步上漲趨勢，雇工工價從2008年34.40元/d漲至2019年108.97元/d，漲幅近3倍，再次印證了設施蔬菜是勞動密集型產業;資本要素的投入呈現加速上漲的態勢，也側面反映出資本大幅投入所起的作用。2008—2019年三大基本生產要素投入基本維持在較穩定狀態，此后資本大幅增加加快了對土地以及勞動要素的替代。從農業生產效率來看，2008—2019年，土地生產率、勞動生產率基本是“雙升”趨勢，僅在2011、2018年出現了下降現象。依賴勞動力密集投入，進行內卷化生產雖帶來了極高土地生產率并維持小農經濟的長期穩存，但實際上看，這種生產方式中的勞動生產率低下。2012開始土地生產率及勞動生產率開始加速上漲，這種增長也說明農業生產方式開始轉變，資本關鍵作用開始顯現。實證表明，勞動土地比、資本土地比均對土地生產率提高有促進作用，但化肥折純用量作用并不顯著;土地勞動比、資本勞動比以及機械作業費均促進勞動生產率提高，其中機械技術代替勞動，對解放勞動力起促進作用，而資金集約投入土地，會促使土地生產率提高。

具典型代表性的設施黃瓜在生產過程中資本的投入所發揮的作用越來越不容小覷，資本密集投入替代了土地和勞動力是設施蔬菜發展的趨勢。此時要順勢而為，在設施蔬菜生產中極大發揮出資本要素關鍵作用，通過調整設施蔬菜產業結構，合理有效配置資源來促進設施蔬菜生產的加快轉型。同時要提高設施蔬菜種植者自身的素質和農業技術應用水平，因設施蔬菜產業不僅是勞動密集型產業同時也是技術密集型產業，培養新時代主動適應設施農業現代化生產和產業發展需要的新型職業農民，注重科技創新帶來的巨大作用，對種植戶節約成本、增產增收起到促進作用。

參考文獻

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